基于再置控制的船舶减摇系统.PDFVIP

第17 卷 第8 期 电 机 与 控 制 学 报 Vol. 17 No. 8 2013 年8 月 Electric Machines and Control Aug. 2013 基于再置控制的船舶减摇系统 1 1 2 刘彦文 ，许保同 ，王广雄 (1. 哈尔滨工程大学自动化学院, 黑龙江哈尔滨150001；2. 哈尔滨工业大学航天学院, 黑龙江哈尔滨150001) 摘 要：为了给控制系统提供一个纯超前的相角，提出了一种再置控制器。再置控制是指当输 入过零时积分器的状态就被置零。所提出的再置控制器是一个一阶的再置环节(FORE) 加一个补 偿器。采用描述函数分析了再置控制器的频率响应，指出所给出的再置控制器可以在所要求的 频段上提供一个大的正相角而增益特性保持为0 dB/dec, 所以再置控制器更适合于用来补偿控制 回路中的纯相位滞后。作为再置控制器的应用实例，研究了船舶的舵减摇系统。从舵角到横摇 之间的动态特性是一种非最小相位系统的特性，所以用再置控制器来补偿这个由非最小相位零 点造成的大相角滞后。减摇系统的仿真结果验证了这种迟后补偿的有效性。 关键词：再置控制; 描述函数; 舵减摇; 非最小相位零点 中图分类号：TP 273 文献标志码：A 文章编号：1007–449X(2013)08–0001–10 Reset control-based ship roll reduction 1 1 2 LIU Yan-wen , XU Bao-tong , WANG Guang-xiong (1. College of Automation，Harbin Engineering University，Harbin 150001, China; 2. School of Astronautics，Harbin Institute of Technology，Harbin 150001, China) Abstract: A reset controller is proposed to provide a pure phase advance for control systems. Reset control means that the state of an integrator is forced to zero whenever the input is zero. The proposed reset controller is a first-order reset element (FORE) in combination with a compensator. The frequency response of the reset controller is analyzed by using the describing function. It is shown that the proposed reset controller can provide a large positive phase lead with a 0-dB/dec gain over a desired frequency band. So it is preferable to use the reset controller to compensate a pure phase lag in the control loop. The rudder roll stab